JP2009006235A - 異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心分離式の異物除去装置を小型化する。
【解決手段】異物除去装置（10）では、ケーシング（15）内に浄化槽（40）が収容される。ケーシング（15）の内部空間では、ケーシング（15）と浄化槽（40）の間の部分が液体通路（21）となっている。浄化槽（40）の外周面には、複数の羽根（60）が放射状に突設されている。電動機（30）によって浄化槽（40）を回転駆動すると、液体通路（21）では、羽根（60）の上流側が羽根（60）の下流側よりも低圧となる。その結果、異物を含んだ切削液が、導入管（26）を通って浄化槽（40）の内部空間へ吸い込まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理液体から異物を遠心分離作用によって除去する異物除去装置に関する。

従来より、遠心分離作用を利用して液体から異物を分離する異物除去装置が知られている。例えば、特許文献１には、工作機械から排出されるクーラント（切削液）を対象とした遠心分離式の異物除去装置が開示されている。この装置では、切り屑や砥粒などの異物を含むクーラントが回転円筒内に導入される。回転円筒を回転させると、切り屑などの異物が回転円筒の内壁に付着し、異物を除去されたクーラントが回転円筒の中心部から排出される（特許文献１の図３等を参照）。
特開２００４−２９８８５５号公報

遠心分離式の異物除去装置を用いて液体を浄化するためには、異物除去装置へ被処理液体を送り込むポンプが必要である。このため、例えばタンク内に貯留された被処理液体をこの種の異物除去装置で浄化する場合は、回転する浄化槽（特許文献１における回転円筒）と、浄化槽へ被処理液体を送り込むためのポンプと、浄化槽とポンプをそれぞれ駆動する電動機等の駆動機構とが必要となり、装置全体の大型化を招くという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠心分離式の異物除去装置を小型化することにある。

第１の発明は、異物を含んだ被処理液体が流入する浄化槽（40）と、該浄化槽（40）を回転させるための回転駆動機構（30）とを備え、上記浄化槽（40）を回転させることによって被処理液体から異物を遠心分離する異物除去装置を対象とする。そして、上記浄化槽（40）は、上記回転駆動機構（30）に対して駆動軸（50）を介して連結されており、上記浄化槽（40）と上記駆動軸（50）の何れか一方又は両方が、該浄化槽（40）へ被処理液体を送り込むためのポンプ手段（60）を備えるものである。

第１の発明では、回転駆動機構（30）の駆動力が駆動軸（50）を介して浄化槽（40）に伝達され、浄化槽（40）が回転駆動される。回転する浄化槽（40）の内部空間では、被処理液体から異物が分離される。この発明では、浄化槽（40）と駆動軸（50）の何れか一方又は両方が、ポンプ手段（60）を備えている。このポンプ手段（60）は、浄化槽（40）又は駆動軸（50）の回転運動を利用して被処理液体に搬送力を付与する。そして、ポンプ手段（60）が被処理液体に搬送力を付与することによって、被処理液体が浄化槽（40）へ流入する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記浄化槽（40）と上記駆動軸（50）の何れか一方又は両方には、回転することによって被処理液体に搬送力を付与する羽根（60）がポンプ手段として設けられるものである。

第２の発明において、浄化槽（40）と駆動軸（50）の何れか一方又は両方には、羽根（60）がポンプ手段として設けられる。この羽根（60）は、浄化槽（40）又は駆動軸（50）の回転運動に伴って回転し、液体に搬送力を付与する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記浄化槽（40）が収容されるケーシング（15）を備え、上記ケーシング（15）の内部では、該ケーシング（15）と上記浄化槽（40）の間の空間が、該浄化槽（40）の内部空間に連通して被処理液体が流通する液体通路（21,22）となっており、上記浄化槽（40）には、ポンプ手段としての羽根（60）が該浄化槽（40）の外周面から突出するように設けられるものである。

第３の発明では、ケーシング（15）に浄化槽（40）が収容され、ケーシング（15）と浄化槽（40）の間の空間が液体通路（21,22）になる。この液体通路（21,22）を流れる被処理液体は、浄化槽（40）へ流入する前のものであってもよいし、浄化槽（40）から流出したものであってもよい。この発明では、浄化槽（40）の外周面にポンプ手段としての羽根（60）が設けられる。この羽根（60）は、浄化槽（40）の外周面に突設されており、液体通路（21,22）内の被処理液体に搬送力を付与する。

第４の発明は、上記第２の発明において、上記駆動軸（50）は、管状に形成されており、上記駆動軸（50）の内部空間は、上記浄化槽（40）の内部空間に連通して被処理液体が流通する液体通路（51）となっており、上記駆動軸（50）には、ポンプ手段としての羽根（60）が該駆動軸（50）の内周面から突出するように設けられるものである。

第４の発明では、管状に形成された駆動軸（50）の内部空間が液体通路（51）になっている。この液体通路（51）を流れる被処理液体は、浄化槽（40）へ流入する前のものであってもよいし、浄化槽（40）から流出したものであってもよい。この発明では、駆動軸（50）の内周面にポンプ手段としての羽根（60）が設けられる。この羽根（60）は、駆動軸（50）の内周面に突設されており、液体通路（51）内の被処理液体に搬送力を付与する。

本発明では、浄化槽（40）と駆動軸（50）の何れか一方又は両方にポンプ手段（60）が設けられ、このポンプ手段（60）の作用によって浄化槽（40）へ被処理液体が送り込まれる。従って、本発明によれば、浄化槽（40）や回転駆動機構（30）に加えて独立したポンプを異物除去装置（10）に設ける必要がなくなり、異物除去装置（10）の小型化を図ることができる。

特に、上記第２の発明では、簡素な構造の羽根（60）がポンプ手段を構成している。従って、この発明によれば、異物除去装置（10）の構造を簡素化でき、その更なる小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の異物除去装置（10）は、工作機械において加工対象物へ向けて噴射される切削液（クーラント）を浄化するためのものである。

図１に示すように、本実施形態の異物除去装置（10）は、ケーシング（15）と、浄化槽（40）と、回転駆動機構である電動機（30）とを備えている。浄化槽（40）と電動機（30）は、ケーシング（15）の内部に収容されている。また、浄化槽（40）は、駆動軸（50）を介して電動機（30）と連結されている。

ケーシング（15）は、両端が閉塞された縦長の円筒状に形成されている。ケーシング（15）の内部空間は、仕切板（16）によって上下に区画されている。ケーシング（15）の内部空間において、電動機（30）は仕切板（16）の下側の空間に配置され、浄化槽（40）は仕切板（16）の上側の空間に配置されている。浄化槽（40）と電動機（30）を連結する駆動軸（50）は、仕切板（16）を貫通している。仕切板（16）には、仕切板（16）と駆動軸（50）の間の隙間をシールするためのシール部材（17）が取り付けられている。ケーシング（15）の内部空間のうち仕切板（16）の上側の空間において、浄化槽（40）の外側の部分は、被処理液体としての切削液が流通する液体通路（21）となっている。

浄化槽（40）は、中空の円錐台状に形成されている。この浄化槽（40）は、その中心軸が駆動軸（50）と同軸となり、且つ大径の端面部が下方に位置する姿勢で設置されている。浄化槽（40）の上端部（即ち、小径の端面部）では、その中央部に円形の流出口（41）が開口している。

図２にも示すように、浄化槽（40）の外周面には、複数の羽根（60）が放射状に設けられている。各羽根（60）は、板状に形成されており、浄化槽（40）の外周面から外側へ向かって延びている。また、各羽根（60）は、それぞれの面垂直方向が浄化槽（40）の軸方向に対して所定の角度をなす姿勢で浄化槽（40）に設けられている。これらの羽根（60）は、浄化槽（40）と共に回転して浄化槽（40）の回転軸方向へ切削液を搬送する軸流ポンプとなっている。つまり、これらの羽根（60）は、液体通路（21）の切削液に搬送力を付与するポンプ手段を構成している。

ケーシング（15）には、切削液をケーシング（15）内へ導入するための導入管（26）が設けられている。導入管（26）は、ケーシング（15）の上端部を貫通している。また、導入管（26）は、浄化槽（40）の流出口（41）を通って浄化槽（40）の内部空間へと延びている。導入管（26）には、フランジ状の邪魔板（28）が取り付けられている。この邪魔板（28）は、浄化槽（40）の流入口（42）よりも大径の円板状に形成され、導入管（26）のうち浄化槽（40）の内部に位置する部分（即ち、浄化槽（40）の流入口（42）よりも下側の部分）に設置されている。

また、ケーシング（15）には、浄化後の切削液をケーシング（15）内から導出するための導出管（27）が設けられている。導出管（27）は、ケーシング（15）の周側部を貫通しており、ケーシング（15）の内部空間のうち仕切板（16）と浄化槽（40）の間の部分に開口している。

−運転動作−
本実施形態の異物除去装置（10）の運転動作について説明する。

電動機（30）によって浄化槽（40）を回転駆動すると、浄化槽（40）の外周面に設けられた羽根（60）が液体通路（21）内で回転移動する。その結果、液体通路（21）では、羽根（60）の上流側の部分が、羽根（60）の下流側の部分よりも低圧となる。

切り屑や砥粒などの異物を含む切削液は、導入管（26）を通って浄化槽（40）の内部空間へ吸い込まれる。回転中の浄化槽（40）では、その内部空間を満たす切削液も回転している。このため、切削液に含まれる異物に遠心力が作用し、この異物が浄化槽（40）の内周面に捕捉される。また、浄化槽（40）の内周面に捕捉された異物は、より周速度の速い浄化槽（40）の下端側へ移動し、浄化槽（40）の外周側の下隅部に保持される。

回転中の浄化槽（40）では、異物を殆ど含まない清浄な切削液が、その内部空間の上側部分に集まる。異物を除去された切削液は、邪魔板（28）の上側へ回り込み、流出口（41）を通って液体通路（21）へと吸い出される。液体通路（21）へ流入した切削液は、浄化槽（40）と共に回転する羽根（60）によって搬送力を付与され、導出管（27）へ送り込まれる。導出管（27）へ流入した浄化後の切削液は、工作機械へ供給される。

−実施形態１の効果−
本実施形態では、浄化槽（40）にポンプ手段としての羽根（60）が設けられ、この羽根（60）が浄化槽（40）と共に回転することによって被処理液体としての切削液が浄化槽（40）へ吸い込まれる。従って、本実施形態によれば、浄化槽（40）や電動機（30）に加えて独立したポンプを異物除去装置（10）に設ける必要がなくなり、異物除去装置（10）の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、簡素な構造の羽根（60）がポンプ手段を構成している。従って、本実施形態によれば、異物除去装置（10）の構造を簡素化でき、その更なる小型化を図ることができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。ここでは、本実施形態の異物除去装置（10）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図３に示すように、本実施形態の浄化槽（40）は、両端が閉塞された中空の円筒状に形成されている。この浄化槽（40）では、その上端面の中央部に流入口（42）が開口し、その下端面の中央部に流出口（41）が開口している。また、本実施形態の異物除去装置（10）では、浄化槽（40）に邪魔板（28）が取り付けられている。この邪魔板（28）は、流入口（42）よりも大径の円板状に形成され、浄化槽（40）の内部空間に流入口（42）と対面する姿勢で設置されている。なお、浄化槽（40）の外周面に複数の羽根（60）が設けられている点は、上記実施形態１と同様である。

本実施形態の駆動軸（50）には、内部通路（51）と流出口（52）とが形成されている。内部通路（51）は、駆動軸（50）の上端面に開口し、駆動軸（50）の中心軸に沿って下方へ延びている。流出口（52）は、駆動軸（50）の外周面における下端付近に開口しており、内部通路（51）と連通している。この駆動軸（50）は、その上端面が浄化槽（40）の下端面に接合されている。また、駆動軸（50）の上端面に開口する内部通路（51）は、浄化槽（40）の流出口（41）と連通している。

本実施形態のケーシング（15）の内部空間は、仕切板（16）の上側の部分が導入側液体通路（22）となり、仕切板（16）の下側の部分が導出側液体通路（23）となっている。本実施形態の導入管（26）は、ケーシング（15）の周側部のうち仕切板（16）よりも上側の部分を貫通している。この導入管（26）は、導入側液体通路（22）のうち仕切板（16）と浄化槽（40）の間の部分に連通している。本実施形態の導出管（27）は、ケーシング（15）の周側部のうち仕切板（16）よりも下側の部分を貫通している。この導出管（27）は、導出側液体通路（23）のうち仕切板（16）と電動機（30）の間の部分に連通している。

−運転動作−
本実施形態の異物除去装置（10）の運転動作について説明する。

電動機（30）によって浄化槽（40）を回転駆動すると、浄化槽（40）の外周面に設けられた羽根（60）が導入側液体通路（22）内で回転移動する。その結果、導入側液体通路（22）では、羽根（60）の上流側の部分が、羽根（60）の下流側の部分よりも低圧となる。

切り屑や砥粒などの異物を含む切削液は、導入管（26）を通って導入側液体通路（22）へ吸い込まれ、流入口（42）を通って浄化槽（40）の内部空間へ送り込まれる。その際、切削液は、邪魔板（28）に案内されて浄化槽（40）の外周方向へ向かって流れる。上記実施形態１の場合と同様に、回転中の浄化槽（40）の内部空間では、切削液に含まれる異物に遠心力が作用し、この異物が浄化槽（40）の内周面に捕捉される。

回転中の浄化槽（40）の内部空間では、異物を殆ど含まない清浄な切削液が、浄化槽（40）の回転軸付近に集まる。異物を除去された切削液は、流出口（41）を通って駆動軸（50）の内部通路（51）へと送り込まれ、その後に流出口（52）を通って導出側液体通路（23）へ流れ込む。導出側液体通路（23）へ流入した切削液は、導出管（27）へ送り込まれ、その後に工作機械へ供給される。

−実施形態２の効果−
本実施形態では、上記実施形態１と同様に、浄化槽（40）に設けた羽根（60）によって切削液に搬送力を付与している。従って、本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果が得られる。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態の異物除去装置（10）において、ポンプ手段としての羽根（60）は、浄化槽（40）ではなく駆動軸（50）に設けられている。ここでは、本実施形態の異物除去装置（10）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図４に示すように、本実施形態のケーシング（15）の内部空間は、２枚の仕切板（16,18）によって上下に仕切られている。第１の仕切板（16）は、第２の仕切板（18）の下方に配置されている。ケーシング（15）の内部空間において、第２の仕切板（18）よりも上側の部分には浄化槽（40）が収容され、第１の仕切板（16）よりも下側の部分には電動機（30）が収容されている。また、ケーシング（15）の内部空間では、第１の仕切板（16）よりも下側の部分が導入側液体通路（22）となり、第１の仕切板（16）と第２の仕切板（18）の間の部分が導出側液体通路（23）となっている。

本実施形態の浄化槽（40）は、本体部（43）と突出部（44）とを備えている。本体部（43）は、両端が閉塞された中空の円筒状に形成されている。突出部（44）は、本体部（43）よりも小径の円管状に形成され、本体部（43）の下端から下方へ延びている。この突出部（44）は、本体部（43）と同軸に配置されている。また、突出部（44）の内部空間は、本体部（43）の内部空間と連通している。

浄化槽（40）の突出部（44）は、第２の仕切板（18）を貫通している。突出部（44）の下端は、導出側液体通路（23）に位置しており、流出口（41）となっている。第２の仕切板（18）には、この仕切板（18）と突出部（44）の隙間をシールするためのシール部材（19）が設けられている。

本実施形態の駆動軸（50）は、中空の円管状に形成された中空部（54）と、中実の円柱状に形成された中実部（55）とを備えている。この駆動軸（50）は、その中実部（55）が電動機（30）に連結されている。中空部（54）は、その下端面が閉塞されている。また、中空部（54）は、その下端部が中実部（55）と連続しており、中実部（55）と同軸に配置されている。中空部（54）の内部空間は、切削液が流れる液体通路としての内部通路（51）を構成している。

駆動軸（50）の中空部（54）は、第１の仕切板（16）を貫通している。中空部（54）の周側部のうち導入側液体通路（22）に臨む部分（即ち、第１の仕切板（16）の下側に位置する部分）には、流入口（53）が開口している。この流入口（53）は、内部通路（51）に連通している。また、中空部（54）は、浄化槽（40）と同軸に配置されており、浄化槽（40）の突出部（44）を通って浄化槽（40）の内部空間へ延びている。中空部（54）の上端は、浄化槽（40）における本体部（43）の上端部の下面に接合されている。中空部（54）の周側部の上端部には、複数の流出口（52）が開口している。各流出口（52）は、内部通路（51）に連通している。

駆動軸（50）の中空部（54）には、ポンプ手段としての羽根（60）が複数設けられている。各羽根（60）は、中空部（54）の内周面に突設されている。これらの羽根（60）は、プロペラ状に形成され、中空部（54）の回転に伴って内部通路（51）内の切削液に搬送力を付与する。つまり、これらの羽根（60）は、駆動軸（50）と共に回転して駆動軸（50）の回転軸方向へ切削液を搬送する軸流ポンプとなっている。

本実施形態の邪魔板（28）は、駆動軸（50）の中空部（54）に設けられている。この邪魔板（28）は、中空部（54）の外周面から外側へ延びる円形のフランジ状に形成されている。また、邪魔板（28）は、中空部（54）の上端部における流出口（52）のすぐ下側に配置されている。

−運転動作−
本実施形態の異物除去装置（10）の運転動作について説明する。

電動機（30）によって駆動軸（50）を回転駆動すると、中空部（54）の外周面に設けられた羽根（60）が回転移動する。その結果、中空部（54）の内部通路（51）では、羽根（60）の上流側の部分が、羽根（60）の下流側の部分よりも低圧となる。

切り屑や砥粒などの異物を含む切削液は、導入管（26）を通って導入側液体通路（22）へ吸い込まれ、中空部（54）の流入口（53）を通って内部通路（51）へ流れ込む。内部通路（51）へ流入した切削液は、羽根（60）によって搬送力を付与されて上方へ流れ、流出口（52）を通って浄化槽（40）の本体部（43）の内部空間へ送り出される。その際、切削液は、邪魔板（28）に案内されて浄化槽（40）の外周方向へ向かって流れる。上記実施形態１の場合と同様に、回転中の浄化槽（40）の内部空間では、切削液に含まれる異物に遠心力が作用し、この異物が本体部（43）の内周面に捕捉される。

回転中の本体部（43）の内部空間では、異物を殆ど含まない清浄な切削液が、本体部（43）の回転軸付近に集まる。異物を除去された切削液は、本体部（43）の内部空間から突出部（44）の内部空間へと流れ込み、流出口（41）を通って導出側液体通路（23）へ流れ込む。導出側液体通路（23）へ流入した切削液は、導出管（27）へ送り込まれ、その後に工作機械へ供給される。

−実施形態３の効果−
本実施形態では、異物除去装置（10）の運転中に回転する駆動軸（50）に羽根（60）を設け、この羽根（60）によって切削液に搬送力を付与している。従って、本実施形態によれば、上記実施形態１と同様に、切削液を搬送するための独立したポンプが不要となり、異物除去装置（10）の小型化を図ることができる。

《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、浄化槽（40）や駆動軸（50）にポンプ手段として設けられた羽根（60）が軸方向へ流体を搬送する軸流ポンプをこうせいしているが、これら羽根（60）が構成するポンプの形式は軸流ポンプに限らない。例えば、浄化槽（40）や駆動軸（50）に設けた羽根（60）によって遠心ポンプを構成し、浄化槽（40）や駆動軸（50）の回転軸と直交する方向へ流体を搬送してもよい。

上記の各実施形態では、ポンプ手段としての羽根（60）を浄化槽（40）や駆動軸（50）に設けているが、このポンプ手段は羽根（60）によって構成されるものに限らない。

また、上記の各実施形態では、浄化槽（40）と駆動軸（50）の一方にポンプ手段としての羽根（60）を設けているが、浄化槽（40）と駆動軸（50）の両方にポンプ手段としての羽根（60）を設けてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、被処理液体から異物を遠心分離する異物除去装置について有用である。

実施形態１の異物除去装置を示す概略の断面図である。 実施形態１の異物除去装置の要部を示す概略の一部断面図である。 実施形態２の異物除去装置を示す概略の断面図である。 実施形態３の異物除去装置を示す概略の断面図である。

符号の説明

10 異物除去装置
15 ケーシング
21 液体通路
22 導出側液体通路（液体通路）
30 電動機（回転駆動機構）
40 浄化槽
50 駆動軸
51 内部通路（液体通路）
60 羽根（ポンプ手段）

Claims (4)

1. 異物を含んだ被処理液体が流入する浄化槽（40）と、該浄化槽（40）を回転させるための回転駆動機構（30）とを備え、上記浄化槽（40）を回転させることによって被処理液体から異物を遠心分離する異物除去装置であって、
   上記浄化槽（40）は、上記回転駆動機構（30）に対して駆動軸（50）を介して連結されており、
   上記浄化槽（40）と上記駆動軸（50）の何れか一方又は両方が、該浄化槽（40）へ被処理液体を送り込むためのポンプ手段（60）を備えている
   ことを特徴とする異物除去装置。
2. 請求項１において、
   上記浄化槽（40）と上記駆動軸（50）の何れか一方又は両方には、回転することによって被処理液体に搬送力を付与する羽根（60）がポンプ手段として設けられている
   ことを特徴とする異物除去装置。
3. 請求項２において、
   上記浄化槽（40）が収容されるケーシング（15）を備え、
   上記ケーシング（15）の内部では、該ケーシング（15）と上記浄化槽（40）の間の空間が、該浄化槽（40）の内部空間に連通して被処理液体が流通する液体通路（21,22）となっており、
   上記浄化槽（40）には、ポンプ手段としての羽根（60）が該浄化槽（40）の外周面から突出するように設けられている
   ことを特徴とする異物除去装置。
4. 請求項２において、
   上記駆動軸（50）は、管状に形成されており、
   上記駆動軸（50）の内部空間は、上記浄化槽（40）の内部空間に連通して被処理液体が流通する液体通路（51）となっており、
   上記駆動軸（50）には、ポンプ手段としての羽根（60）が該駆動軸（50）の内周面から突出するように設けられている
   ことを特徴とする異物除去装置。

Images